13 منبع آب نامتعارف
آب، عنصری کلیدی برای دستیابی به اهداف توسعه پایدار سازمان ملل متحد است. با پیشبینیهای نگرانکننده در مورد کمبود شدید آب در سطح جهان، توجهها به سمت منابعی جلب شده است که غیرمتعارف در نظر گرفته میشوند و به همین دلیل، منابع آب نامتعارف (Unconventional Water Resources) نامیده میشوند.
این منابع به عنوان منابع آب تکمیلی در نظر گرفته میشوند که برای استفاده به عنوان منابع تأمین آب، نیاز به فرآیندهای تخصصی دارند. کمبود آب به عنوان یکی از چالشهای اساسی توسعه پایدار و همچنین به عنوان عاملی بالقوه برای ناآرامیهای اجتماعی و درگیریهای داخلی و بین کشورها شناخته میشود. کمبود آب همچنین بر مسیرهای سنتی کوچ فصلی انسان تأثیر میگذارد و میتواند به همراه سایر عوامل ناامنی آب، الگوهای مهاجرت را تغییر دهد.
آنچه در این مقاله میخوانید:
Toggleتعریف آب نامتعارف چیست؟
منابع آبی که به طور سنتی برای پاسخگویی به نیازهای موجود آب مورد استفاده قرار نگرفتهاند، در دسته منابع آب نامتعارف (UWR) طبقهبندی میشوند. منابع آب نامتعارف، منابع تکمیلی هستند که نیازمند فرآیندهای تخصصی مانند شیرینسازی آب دریا، جمعآوری آب باران و جابه جایی یخ ها هستند که ممکن است منجر به اِعمال استراتژیهای مناسب برای یک هدف مشخص شود.
این منابع معمولاً از طریق روشهای متعارف مانند آبهای سطحی یا زیرزمینی برای مصرفکنندگان قابل دسترس نیستند. منابع آب نامتعارف، از طریق شیرینسازی و استفاده مجدد و عمدتاً با انرژیهای تجدیدپذیر، راهحلی بالقوه و مقاوم در برابر تغییرات آب و هوایی برای رفع شکاف میان تقاضا و تأمین آب ارائه میدهند.
تعاریف منابع آب غیر متعارف (UWR) در طول زمان تغییرات قابل توجهی کرده است. بروستر و بوروس (۱۹۸۵) منابع آب غیر متعارف را به طور کلی آبهایی تعریف کردند که آب جدیدی تولید نمیکنند، بلکه تنها پتانسیل تصفیه و استفاده از منابع آبی را ایجاد میکنند که قبلاً غیرقابل استفاده یا در دسترس نبودند، مانند آب شور و فاضلاب. آنها همچنین به جمع آوری آب باران و تغییر شرایط جوی به عنوان انواع منابع آب غیر متعارف اشاره کردند. در دهه ۱۹۹۰، منابع آب غیر متعارف با ویژگیهای خاصی مانند محتوای بالای مواد آلی و میکروارگانیسمها یا غلظت بالای نمک تعریف شدند که قبل از استفاده نیاز به تصفیه یا فرآیندهای مشابه داشتند.
در اوایل دهه ۲۰۰۰، جمع آوری آب باران به لیست منابع آب غیر متعارف اضافه شد. بوخهولتس (۲۰۰۸) منابع آب غیر متعارف را به صورت آب شور، آب لب شور، زهاب کشاورزی، فاضلاب و آبی که از طریق مه زدایی، تغییر شرایط جوی و جمع آوری آب باران به دست میآید، مستند کرد. در متون اخیر، منابع آب غیر متعارف به عنوان هر منبع آبی به غیر از آب شیرین در نظر گرفته شدهاند که برای استفاده به عنوان منابع آب تکمیلی به فناوریهای جدید نیاز دارند.
چه روش هایی برای استحصال آب غیرمتعارف وجود دارد؟
استحصال آب از مه
آب نهفته در مه به طور فزاینده ای به عنوان منبعی برای تأمین آب آشامیدنی در مناطقی خشک با کمبود آب محلی در نظر گرفته می شود، جایی که دسترسی پایدار به آب نامطمئن و بارندگی محدود است. اما برای بهره مندی از این روش، شرایط خاصی باید وجود داشته باشد:
- رویدادهای مه مکرر: مه گرفتگی باید به طور منظم در منطقه رخ دهد.
- غلظت بالای مه: غلظت ذرات آب در مه باید بالا باشد.
- بادهای پایدار: جهت باد باید پایدار باشد، مانند بادهای تجاری که از یک جهت می وزند (سرعت ۴ تا ۱۰ متر بر ثانیه، معادل ۱۴ تا ۳۶ کیلومتر بر ساعت).
- فضای کافی و ارتفاع مناسب: برای جمع آوری مه به فضای کافی و ارتفاع مناسب جهت نصب تاسیسات نیاز است.
جمع آوری آب مه روشی غیرفعال، کاربردی، با نیاز کم به نگهداری و پایدار است که می تواند آب آشامیدنی سالم را برای جوامعی که رویدادهای مه در آنها رایج است، تأمین کند. به عنوان بخشی از چرخه طبیعی آب کره زمین، در هر لحظه حدود ۱۲۹۰۰ کیلومتر مکعب آب در جو زمین وجود دارد که معادل ۰.۰۰۱ درصد کل آب و ۰.۰۴ درصد آب شیرین موجود در سیاره است. تحت شرایط خاص، هوای سطح زمین ممکن است حاوی مه باشد که به وجود ذرات معلق آب با قطر معمولی ۱ تا ۵۰ میکرومتر اشاره دارد.
مه از تجمع و معلق ماندن این ذرات ریز آب در هوا ایجاد می شود و توده های عظیمی از هوای مرطوب را بر روی خشکی یا دریا به وجود می آورد. مه به عنوان منبع مهمی از آب در محیط های بیابانی شناخته شده است. جمع آوری مه با برخورد ذرات معلق بر توری عمودی انجام می شود. در این توری، ذرات به هم چسبیده و در نهایت آب به پایین سرازیر شده و وارد مخزنی برای جمع آوری یا توزیع می شود.
بارورسازی ابرها
جو زمین حاوی حدود ۱۳،۰۰۰ کیلومتر مکعب آب به صورت بخار است که منشأ آن تبخیر از سطح اقیانوسها، دریاها، رطوبت خاک و تعرق گیاهان میباشد. این ذخایر بخار آب به طور مداوم به دلیل چرخه تبخیر، تقطیر و بارش بهروزرسانی میشوند و سالانه ۸-۹ چرخه هیدرولوژیکی با مدت زمان تقریبی ۴۰-۴۵ روز برای هر چرخه را طی میکنند. بنابراین، مقدار بخار آب موجود در جو یک منبع تمام نشدنی آب شیرین و فرصتی برای تقویت بارندگی است.
در شرایط مناسب، از تلقیح ابرها میتوان برای افزایش بارندگی در منطقه هدف استفاده کرد. تلقیح ابرها سیستمی است که در لایه تروپوسفر پایین و میانی جو، با پراکنده کردن مواد خاص یخزا یا رطوبتدوست در داخل یا حوالی ابرها انجام میشود. این مواد باعث فعال شدن قطرات آب یا بلورهای یخ بر روی هستههای ناهمگن از طریق فرآیندهای تراکم-انجماد بخار آب میشوند. در ادامه، برخورد و ادغام بین قطرات آب مصنوعی و طبیعی و بلورهای یخ منجر به تشکیل تودههای بارشزای بزرگ (قطرات باران، تگرگ، دانههای برف و غیره) میشود که به صورت بارندگی فرو میریزند.
تلقیح ابرها شامل استفاده از فناوری گسترده برای تغییر رژیم بارش در انواع مختلف ابرها از جمله ابرهای همرفتی، ابرهای لایه بزرگ و مههای کف زمین است. تخمین زده میشود که تنها تا ۱۰ درصد از کل محتوای آب ابرها به صورت بارندگی به زمین میرسد، که این امر پتانسیل قابل توجهی را برای افزایش کارایی تشکیل بارش توسط فناوریهای تقویت بارندگی نشان میدهد. تلقیح ابرها به مدت بیش از ۵۰ سال برای تقویت بارندگی، مهار تگرگ، پراکنده کردن مه و بهبود شرایط آب و هوایی بر فراز شهرهای بزرگ در طول رویدادهای ورزشی و جشنها مورد استفاده قرار گرفته است.
برداشت آب باران با آبگیرهای کوچک (میکرو)
در مناطقی که بارندگی محدود و با تغییرات فصلی و درون فصلی زیادی همراه است، مانند مناطق خشک و نیمه خشک، بخش زیادی از آب بارانی که میبارد به دلیل روانآب سطحی و تبخیر از بین میرود. این موضوع با پوشش گیاهی ضعیف و خاکهای کمعمق و سختشده تشدید میشود. این عوامل انگیزهٔ قوی برای به کارگیری استراتژیهایی ایجاد میکنند که حتی از مقادیر کم بارش و روانآب نیز با استفاده از سیستمهای برداشت آب باران با آبگیرهای کوچک (میکرو) برای تولید محصولات کشاورزی و تأمین نیازهای محلی جوامع مرتبط، به بهترین نحو استفاده شود.
به طور معمول دو نوع اصلی از سیستمهای برداشت آب باران با آبگیرهای کوچک وجود دارد. اولین سیستم، برداشت آب از طریق سیستمهای رویبام است که در آن روانآب جمعآوری و در مخازن، آبانبار یا وسایل مشابه ذخیره میشود. این آب برای مصارف خانگی یا آبیاری دام استفاده میشود، اما مسئلهٔ کیفیت آب به ویژه در مصارف خانگی حائز اهمیت است. سیستم دوم برداشت آب برای کشاورزی است که شامل جمعآوری آب بارانی میشود که از یک منطقهٔ آبگیر به مخزنی یا به ریشهٔ منطقهای کشتشده که معمولاً از اندازهٔ منطقهٔ آبگیر کوچکتر است، روان میشود. به دلیل ماهیت متناوب وقوع روانآب، ذخیرهٔ حداکثر میزان آب باران در فصل بارندگی برای استفادهٔ بعدی از آن ضروری است.
سیستمهای برداشت آب باران با آبگیرهای کوچک، که به آن برداشت آب درجا (In situ) نیز گفته میشود، دارای آبگیر روانآب سطحی نسبتاً کوچکی (از چند متر مربع تا چند هزار متر مربع) هستند که جریان پوششی مسافتهای کوتاهی را طی میکند.
آب های زیرزمینی عمیق فراساحلی
منابع آب زیرزمینی کمعمق با سرعتی بیش از تخمینهای مربوط به پر شدن دوباره آنها مورد بهرهبرداری قرار میگیرند. برآوردهای سالانه جهانی فعلی در مورد پمپاژ آب زیرزمینی ۷۵۰ تا ۸۰۰ کیلومتر مکعب است. در مناطق شهری و کشاورزی، پمپاژ بیش از حد منجر به افت سطح آب زیرزمینی به میزان دهها متر، نشست زمین و شوری شدن آن شده است.
کل آب زیرزمینی موجود در زمین بین ۱۶ تا ۳۰ میلیون کیلومتر مکعب تخمین زده میشود. تنها حدود ۰.۱ تا ۵.۰ میلیون کیلومتر مکعب از این مقدار منابع کمعمق کمتر از ۵۰ ساله و تجدیدپذیر هستند. حجم بزرگتر آن در سیستمهای آبخوان منطقهای عمیق (تا ۱ کیلومتر) یا در محیطهای فراساحلی قرار دارد.
آب شیرین فراساحلی به آبی گفته میشود که در آبخوانهایی زیر بستر دریا قرار دارد. فناوری توسعهیافته برای اکتشاف و استخراج نفت و گاز فراساحلی قابل انتقال به آبخوانهای فراساحلی بوده و در شرایط مناسب (عمدتاً اقتصادی) بلافاصله قابل دسترسی خواهد بود.
حجم عظیم آب شیرین تا کمی شور در آبخوانهای فراساحلی، زمانی که هزینه آب شیرین روی زمین به حدی افزایش یابد که توسعه آب شیرین فراساحلی از نظر اقتصادی مقرون به صرفه باشد، میتواند بازگشت سرمایهگذاری جذابی را به همراه داشته باشد. استخراج فعلی آبهای زیرزمینی عمیق از آبخوانهای محصور به فرآیندهای استخراج معادن محدود شده است و برای افزایش مقیاس استخراج آن برای استفاده به عنوان آب آشامیدنی، تحقیقات بیشتری مورد نیاز است.
آب زیرزمینی عمیق یا ژرف (در خشکی)
یکی از منابع آب شیرین خشکی، آبهای زیرزمینی موجود در آبخوانهای محصور (آرتزین) و آبخوانهای فسیلی و به بیان دیگر، آب ژرف است. آبخوان، لایه زیرزمینی متشکل از سنگهای متخلخل اشباعشده است که میتواند در زیر سطح زمین قرار داشته باشد.
-
آبخوان محصور (آرتزین): آبخوانی که در زیر سطح زمین قرار دارد و از سنگهای متخلخل اشباعشدهای تشکیل شده که بین دو لایه نفوذناپذیر قرار گرفتهاند. وجود لایههای غیرقابل نفوذ در بالا و پایین آبخوان باعث میشود تا آب درون آن تحت فشار باشد و هنگامی که چاههای در این آبخوان حفر شود، آب تا بالای آن بالا میآید.
-
آبخوان فسیلی: این آبخوانها را میتوان به عنوان سازندهای زمینشناسی حاوی آب شیرین زیرزمینی تعریف کرد که آب آنها هزاران تا میلیونها سال پیش در آنها جای گرفته است و در حال حاضر تغذیه (تجدید) کمی یا هیچ تغذیهای ندارند.
اگر چاهی در یک آبخوان «پرفشار» حفر شود، فشار داخلی آن (بسته به توانایی انتقال آب توسط سنگ) ممکن است برای بالا آوردن آب درون چاه و رساندن آن به سطح زمین بدون نیاز به پمپ، و گاهی اوقات حتی خروج کامل از چاه، کافی باشد. این نوع چاهها را «آرتزین» مینامند.
آبخوانهای فسیلی خشکی در خشکی و بین لایههای محصور با نفوذپذیری پایین و همچنین در سازندهای غیرمحصور و بسیار عمیق زیر سطح زمین که امکان تغذیه مجدد آنها وجود ندارد، یافت میشوند.
فاضلاب شهری
فاضلاب شهری ترکیبی از موارد زیر است: (۱) فاضلاب خانگی که شامل آب سیاه از توالتها، آب خاکستری از آشپزخانه، حمام و سایر مصارف خانگی است.
(۲) جریانهای فاضلاب از اماکن تجاری و موسسات.
(۳) پساب صنعتی که به سیستمهای فاضلاب شهری تخلیه میشود.
(۴) روانآب طوفانی و سایر روانآبهای شهری که به سیستمهای فاضلاب شهری میریزند.
فاضلاب شهری که زمانی به عنوان یک دورریز انگاشته میشد، امروزه به طور فزایندهای به عنوان منبع ارزشمندی از آب، مواد مغذی، فلزات گرانبها و انرژی شناخته میشود. با افزایش حجم فاضلاب شهری و نوآوری در بازیافت منابع، علاقهای فعال برای بازیافت آب، مواد مغذی و انرژی از جریانهای پسماند شهری وجود دارد. تخمین زده میشود که سالانه ۳۸۰ کیلومتر مکعب فاضلاب در سراسر جهان تولید میشود که حجمی بیش از ۵ برابر حجم آبی است که سالانه از آبشار نیاگارا عبور میکند.
انتظار میرود تولید جهانی فاضلاب تا سال ۲۰۳۰ به ۴۷۰ کیلومتر مکعب و تا سال ۲۰۵۰ به ۵۷۵ کیلومتر مکعب افزایش یابد. در میان مواد مغذی اصلی، سالانه ۱۶.۶ تراگرم (Tg = میلیون تن متریک) نیتروژن در فاضلاب تولید شده در سراسر جهان وجود دارد؛ فسفر ۳.۰ تراگرم و پتاسیم ۶.۳ تراگرم است. بازیافت کامل مواد مغذی از فاضلاب، ۱۳.۴ درصد از تقاضای جهانی برای این مواد مغذی در کشاورزی را جبران میکند. فراتر از بازیافت مواد مغذی و منافع اقتصادی، مزایای زیستمحیطی مهمی نیز وجود دارد، مانند به حداقل رساندن تغذیهگرایی (اوتروفیکاسیون) و کاهش فشار بر منابع طبیعی.
از لحاظ انرژی، انرژی نهفته در فاضلاب برای تامین برق ۱۵۸ میلیون خانوار کافی خواهد بود. این برآوردها و پیشبینیها بر اساس بر اساس حداکثر مقادیر نظری آب، مواد مغذی و انرژی موجود در فاضلاب شهری گزارش شده که سالانه در سراسر جهان تولید میشود، صورت گرفته است. جمعآوری، تصفیه و استفاده مناسب از فاضلاب منجر به چندین مزیت میشود: بازیافت آب، مواد مغذی و انرژی؛ حفاظت از محیط زیست؛ و افزایش بهرهوری.
زهاب کشاورزی
زهکشی مناسب شرط لازم برای آبیاری پایدار است، به ویژه زمانی که املاح موجود در آب زیرزمینی و سطح آبهای زیرزمینی بالا یا غرقابی شدن زمین ممکن است به محصولات آسیب برساند. بخشی از آبی که برای تولید محصول کشاورزی استفاده میشود، منجر به ایجاد آب زهکش میشود که حاوی املاح و باقیمانده مواد شیمیایی کشاورزی مانند سموم دفع آفات، کودها و اصلاحکنندههای خاک و آب است. برای حفظ تعادل مناسب نمک در لایه بالایی خاک، که ریشه اصلی را تشکیل میدهد، شوری آب زهکشی که در زیر ریشه نفوذ میکند، باید بیشتر از شوری آب آبیاری شده باشد.
رقابت شدید برای آب شیرین در حال حاضر بین بخشهای شهری، صنعتی و کشاورزی در کشورهای کمآب وجود دارد. پیامد این امر کاهش تخصیص آب شیرین به کشاورزی بوده است، پدیدهای که انتظار میرود در کشورهای توسعهنیافته منطقه خشک که از قبل نرخ رشد جمعیت بالایی دارند و از مشکلات جدی محیط زیستی رنج میبرند، ادامه یابد و تشدید شود. در چنین کشورهایی، استفاده مجدد از آب زهکش کشاورزی به منبع مهمی برای آبیاری تبدیل شده است. با توجه به سطح و نوع املاح موجود و استفاده از روشهای مناسب آبیاری و مدیریت خاک، زهاب کشاورزی را میتوان برای سیستمهای مختلف تولید محصول کشاورزی استفاده کرد.
با بازیافت آب شور تا زمانی که دیگر برای هیچ فعالیت اقتصادی قابل استفاده نباشد و با بازگرداندن اراضی آبیاری شده تحت تأثیر نمک به سطوح بالاتر تولید، بدون نیاز به گسترش منطقه تولید و رفع چالشهای مرتبط با آن، میتوان به سهم قابل توجهی در تولید غذا، خوراک دام و انرژیهای تجدیدپذیر دست یافت. نیاز به تغییر الگویی به سمت استفاده مجدد از آب شور تا زمانی که برای هر فعالیت اقتصادی غیرقابل استفاده شود به جای دفع آن وجود دارد. با انجام این کار، منافع اضافی به شکل کاهش اثرات تغییر اقلیم از طریق افزایش جذب کربن خاک به دست میآید.
بنابراین، زهاب شور را نمیتوان به عنوان امری زائد و در نتیجه قابل اغماض در نظر گرفت، به ویژه در مناطقی که به شدت به کشاورزی آبیاری وابسته هستند و سرمایهگذاریهای قابل توجهی در زیرساختهایی مانند سیستمهای انتقال و توزیع آب برای تامین آب آبیاری و امنیت غذایی انجام شده است.
انتقال آب با کشیدن و حمل کوههای یخ شناور
کوه یخ شناور توده عظیمی از یخ است که به دلیل امواج و فشار زیر یخچالی از یخچالهای قارهای جدا میشود. کوههای یخ شناور میتوانند منبع قابل توجه، دائماً تجدیدپذیر و بالقوه بیطرف نسبت به محیط زیست، برای تأمین آب شیرین دستنخورده باشند. تقریباً ۷۵ درصد از آب شیرین جهان در یخ حبس شده است و از این حجم، حدود ۹۰ درصد در قطب جنوب قرار دارد. حجم کل یخهای قطب جنوب حاوی ۲۷ میلیون کیلومتر مکعب آب است که سالانه حدود ۲۰۰۰ کیلومتر مکعب آن به صورت کوههای یخ شناور جدا میشود.
یدککشیدن یک کوه یخ شناور از یکی از کلاهکهای یخی قطبی به کشوری کمآب و نیازمند به نظر راهحلی عملی برای کمبود آب به نظر نمیرسد، اما دانشمندان، پژوهشگران و سیاستمداران از دهه ۱۹۵۰ به بعد، برداشت آب از کوههای یخ شناور را به عنوان منبع بالقوهای برای تأمین آب شیرین در نظر گرفتهاند.
علاوه بر این، فناوری یدککشیدن کوههای یخ شناور در دسترس است، زیرا صنعت نفت و گاز کانادا به طور مرتب کوههای یخ شناور را در صورت خطر برخورد، از سکوهای فراساحلی دور میکند. اگرچه این کار هنوز در مقیاس وسیع انجام نشده است، اما نیاز فزاینده به آب شیرین در سراسر جهان، فراوانی مداوم کوههای یخ شناور و پیشرفتهای فناوری و علم برای برداشت آب از آنها، ممکن است به زودی تلاشها را برای امکانپذیر ساختن یدککشیدن کوههای یخ شناور در عمل تسریع کند.
با حمایت علم و فناوری مدرن، به نظر میرسد یدککشیدن یک کوه یخ شناور از یکی از مناطق قطبی به آب و هوای گرمتر در سراسر اقیانوس امکانپذیر است. امکانسنجی فنی یدککشیدن کوههای یخ شناور را میتوان به چهار بخش تقسیم کرد: (۱) یافتن منبع و تأمین مناسب؛ (۲) محاسبه نیازهای توان مورد نیاز برای یدککشی؛ (۳) پیشبینی دقیق و محاسبه ذوب شدن در مسیر؛ و (۴) برآورد امکانسنجی اقتصادی کل تلاش.
علاوه بر تأمین آب، جالب است بدانید که کوههای یخ شناور میتوانند انرژی تولید کنند. در صورت انتقال کوههای یخ شناور به عرضهای جغرافیایی پایینتر، میتوان از طریق گرادیان حرارتی انرژی زیادی به دست آورد. در مورد نیروگاههای معمولی که با سوختهای فسیلی کار میکنند، یخ میتواند دمای میعان را کاهش دهد. جابهجایی فیزیکی آب با یدککشیدن کوههای یخ شناور در بحبوحه کمبود آب مورد توجه قرار گرفته است، اما این عمل همچنان در مراحل ابتدایی است.
آب توازن یا بالاست
آب توازن که میتواند آب شیرین یا آب شور باشد، جزء ضروری برای اطمینان از پایداری کشتی، ایمنی ناوبری و استحکام سازهای آن به شمار میرود. این آب در مخازن و محفظههای بار کشتی نگهداری میشود و به کشتیها اجازه میدهد تا با تغییرات وزن کشتی در بنادر سازگاری پیدا کنند.
زمانی که کشتی بدون بار حرکت میکند یا بخشی از بار خود را در یک بندر تخلیه کرده و در حال حرکت به سمت بندر بعدی است، ممکن است آب توازن برای دستیابی به شرایط عملیاتی ایمن مورد نیاز، به کشتی اضافه شود. بر اساس مقررات زیستمحیطی ناشی از کنوانسیون بینالمللی مدیریت و کنترل آب توازن کشتیها در سال ۲۰۰۴، در تمامی موارد، آب توازن پیش از تخلیه به دلیل مسائل زیستمحیطی نیاز به تصفیه دارد.
اگرچه تعداد زیادی از فناوریهای تصفیه آب برای کاربردهای شهری و صنعتی در دسترس هستند، اما هیچکدام از این فناوریها بدون اعمال تغییرات برای تصفیه آب توازن، توانایی دستیابی به سطح تصفیه مورد نیاز استانداردهای تصفیه آب توازن را نشان ندادهاند.
دو نوع استاندارد برای تصفیه آب توازن وجود دارد که با عنوان استاندارد D-1 و استاندارد D-2 کنوانسیون مدیریت آب توازن (BWM) شناخته میشوند. استاندارد D-1 از کشتیها میخواهد حداقل ۹۵ درصد از حجم آب توازن خود را در دریاهای آزاد و دور از مناطق ساحلی تعویض کنند.
به طور ایدهآل، این به معنی حداقل ۲۰۰ مایل دریایی دور از خشکی و در عمق حداقل ۲۰۰ متری آب است. با انجام این کار، تعداد کمتری از ارگانیسمها زنده میمانند و بنابراین احتمال اینکه کشتیها هنگام تخلیه آب توازن، گونههای بالقوه مضر را وارد کنند، کمتر میشود. استاندارد D-2 حداکثر میزان مجاز ارگانیسمهای زندهای که میتوانند تخلیه شوند، از جمله میکروبهای نشانگر خاص مضر برای سلامت انسان را مشخص میکند.
از سپتامبر ۲۰۱۷، همه کشتیها باید حداقل با استاندارد D-1 و همه کشتیهای جدید با استاندارد D-2 مطابقت داشته باشند. از سپتامبر ۲۰۱۹، همه کشتیها ملزم به رعایت استاندارد D-2 هستند. علاوه بر این، همه کشتیها باید دارای یک برنامه مدیریت آب توازن، یک دفتر ثبت آب توازن و گواهینامه بینالمللی مدیریت آب توازن (سازمان بینالمللی دریانوردی، ۲۰۱۹) باشند.
آب شیرینکن
فرایند آب شیرینکن نمک را از آب دریا (با میزان نمک بین 30,000 تا 50,000 میلیگرم در لیتر) یا آبهای زیرزمینی شور (با میزان نمک بین 800 تا 10,000 میلیگرم در لیتر) جدا میکند تا این آبها قابل شرب شوند. آب شیرینکن یک منبع مهم آب است که منابع آب را فراتر از آنچه در چرخه هیدرولوژیکی موجود است، گسترش میدهد و تأمین آب با کیفیت بالا را به صورت مستقل از اقلیم و به طور پیوسته، فراهم میآورد. اقیانوسهای جهان بیش از 97 درصد از منابع آب کره زمین را در خود جای دادهاند و مواد اولیه تقریباً نامحدودی را برای شیرینسازی آب دریا فراهم میکنند.
در حال حاضر با وجود حدود 16,000 واحد آب شیرینکن عملیاتی، تولید روزانه آب شیرینشده به 95 میلیون مترمکعب (35 میلیارد مترمکعب در سال) آب تمیز برای مصارف صنعتی، تجاری، خانگی، گردشگری و کشاورزی باارزش میرسد. تقریباً نیمی از ظرفیت آب شیرینکن (44 درصد) در بازار خاورمیانه که همچنان در حال رشد است، قرار دارد، اما سایر مناطق به ویژه آسیا، بهخصوص چین، ایالات متحده و آمریکای لاتین، حتی با سرعت بیشتری در حال توسعه هستند.
فناوریهای آب شیرینکن برای تولید آب آشامیدنی به دو دسته تقسیم میشوند: مبتنی بر غشاء و مبتنی بر تبخیر حرارتی. در طول دهه گذشته، اسمز معکوس آب دریا (SWRO) که غالبترین فناوری مبتنی بر غشاء است، به دلیل مصرف انرژی نسبتاً پایینتر و هزینه کمتر تولید آب، به روش منتخب برای آب شیرینکن در سراسر جهان تبدیل شده است. پس از سال 2015، حتی اکثر کشورهای خاورمیانه نیز ساخت کارخانههای جدید آب شیرینکن حرارتی را متوقف یا به میزان قابل توجهی کاهش دادند.
پیشرفتهای اخیر فناوری مانند سیستمهای بازیافت انرژی مبتنی بر مبدل فشار، عناصر غشای اسمز معکوس (RO) با بازده بالاتر، غشاهای RO با ساختار نانو، پیکربندیهای نوآورانه مخزن غشاء و سیستمهای RO با بازیابی بالا، پیشبینی میشود که نیاز به انرژی برای شیرینسازی را بیشتر کاهش دهند و ستون فقرات کاهش سریع هزینه آب شیرینشده باشند. این پیشرفتها به کاهش قابل توجه هزینههای تولید تا سال 2030 منجر خواهد شد.
در حال حاضر، بیش از 150 کشور از آب شیرینکن به شکلی برای تأمین تقاضای آب در بخشهای مختلف استفاده میکنند و آب آشامیدنی بیش از 300 میلیون نفر را تأمین میکنند. با وجود کاهش هزینهها، اکثر تأسیسات آب شیرینکن در کشورهای با درآمد بالا (67 درصد) قرار دارند که 71 درصد از ظرفیت جهانی آب شیرینکن را تشکیل میدهند. برعکس، کمتر از 0.1 درصد از ظرفیت در کشورهای با درآمد پایین وجود دارد.
یکی از چالشهای اصلی مرتبط با فناوریهای آب شیرینکن، تولید آب با غلظت نمک بالا به نام «شورآب» است که در صورت دفع نامناسب، ممکن است بر محیط آبی در محل خروجی کارخانه تأثیر بگذارد. با این حال، تجربه بلندمدت در سراسر جهان نشان میدهد که اگر خروجی کارخانههای آب شیرینکن از آب دریا به درستی طراحی و مدیریت شود، از نظر زیست محیطی ایمن بوده و تأثیرات قابل توجهی بر زیستگاه دریایی در محل تخلیه کارخانه ندارد.
آب مجازی
آب مجازی نخستین بار توسط آلن معرفی شد و به عنوان حجمی از آب شیرین تعریف میشود که برای تولید کالاها و خدمات در طول زنجیرههای تأمین مصرف میشود. این شامل آبی است که برای واردات کالاهایی مانند گوشت، برنج و شکر تصفیه شده که برای تولید آنها به مقادیر قابل توجهی آب نیاز است، به کار میرود. بر اساس این تعریف، چند سال طول کشید تا مفهوم آب مجازی وارد ارزیابیهای جهانی منابع آب شود.
آب مجازی یکی از منابع آب نامتعارف (UWR) است که برای مناطق خشک میتواند مفید باشد، زیرا هنگامی که کالاهایی را از مناطق دیگر وارد میکنند، در واقع آب آن را نیز وارد کردهاند. آب با انتقال فیزیکی و آب مجازی برای تأمین آب کافی مورد استفاده قرار میگیرند و میتوانند به عنوان گزینههای احتمالی برای مناطق خشک در نظر گرفته شوند.
آب مجازی به عنوان یک منبع آب غیرمتعارف، بحثهای زیادی را برانگیخته و نظرات را به دو دسته تقسیم کرده است. این مفهوم بیش از دو دهه است که مورد بحث قرار گرفته و حول مفهوم و کاربرد آن نظرات متضادی وجود دارد. Ye و همکاران (2018) اشاره کردند که آب مجازی میتواند بخشی از منابع آب فیزیکی برای کاهش استرس آبی باشد. Horlemann و Neubert (2006) و Wichelns (2010) اشاره کردهاند که چند سالی است که آب مجازی وارد ارزیابیهای جهانی منابع آب شده است. لذا بر اساس مفهوم و ایده انتقال فیزیکی آب مجازی به عنوان یک منبع غیرمتعارف، واردات کالا از سایر مناطق به عنوان شکلی از منابع آب نامتعارف در نظر گرفته شد.
شبنم
شبنم یک پدیده هواشناسی است که به طور معمول در سراسر جهان رخ میدهد. این یک منبع غیرمتعارف آب آشامیدنی است که از رطوبت هوا نشأت گرفته و با سرد شدن بر روی سطوح سرد به آب مایع تبدیل میشود. شواهدی وجود دارد که نشان میدهد گیاهان و جانوران کوچک در مناطق خشک و نیمهخشک از شبنم استفاده میکنند. تحقیقات در مورد جمعآوری شبنم اخیراً چندین بار انجام شده است.
تغذیه و احیای مصنوعی آبهای زیرزمینی
یک تکنیک مؤثر انسانساخت است که میتواند آبهای سطحی روانآب را به سمت نفوذ و حرکت بعدی به آبخوان هدایت کند تا با طراحی روشهای مختلف برای افزایش انتقال آبهای سطحی به آبخوانهای زیرزمینی، منابع آب زیرزمینی و زیرسطحی را تقویت کند. یافتن مکان بالقوه برای تغذیه مصنوعی نقش مهمی ایفا میکند و به عوامل کلیدی مختلفی مانند بارندگی، تراکم زهکش، تراکم خطواره، شیب، نفوذپذیری خاک، کاربری/پوشش زمین، زمینشناسی و ژئومورفولوژی وابسته است.
کدام منابع آب نامتعارف بیشتر مورد استفاده هستند؟
در شکل زیر، نقشههای توزیع با مکانهای مشخصشده برای مه، شبنم، برداشت آب باران و پروژههای بارورسازی ابرها به عنوان آب غیرمتعارف جوی (AUW) و تغذیه مصنوعی، آب فسیلی به عنوان آب زیرزمینی غیرمتعارف (UGW) و آب کوههای یخی و پروژههای آب مجازی به عنوان آب غیرمتعارف انتقالیافته (TUW) نشان داده شده است. AUW، TUW و UGW آب آشامیدنی و آب مورد نیاز بخش کشاورزی را به ویژه در مناطق خشک، نیمهخشک یا با خشکسالی فصلی در جهان تأمین میکنند.
برای تجارت آب مجازی (حجم معامله شده) بین کشورهای مهم، تمام واردات و صادرات آب مجازی در نظر گرفته شد. بر اساس دادههای تجارت آب وارداتی بین کشورهای عمده، نرخ رشد آب مجازی چین (به دلیل واردات عظیم محصولات کشاورزی) به دنبال آن آرژانتین، عربستان سعودی و برزیل بیشترین است. روسیه بالاترین نرخ رشد را در صادرات آب مجازی داشته است. بالاترین سهم تجارت آب به عنوان آب مجازی صادراتی توسط استرالیا، هند و اندونزی انجام شده است.
همچنین شکل زیر نقشههای توزیع آب فرآوریشده غیرمتعارف (PUW) را نشان میدهد که شامل فاضلاب، آب شیرینشده و زهاب کشاورزی میشود. رقابت روزافزون بین بخشهای صنعتی و خانگی برای منابع محدود آب شیرین، باعث سرمایهگذاری در تصفیه فاضلاب و آب خاکستری در بسیاری از کشورهای سراسر جهان شده است؛ از جمله آمریکای شمالی، شمال و جنوب غرب اروپا (اسپانیا، ایتالیا و فرانسه)، استرالیا، چین و آفریقای جنوبی.
راهحلهای فنی و سیاستهای عمومی در کشورهای توسعهیافته، از تصفیه و استفاده از فاضلاب حمایت میکنند، اما وضعیت در کشورهای در حال توسعه که با تأسیسات تصفیه ناکافی دست و پنجه نرم میکنند، به گونهای دیگر است و منجر به آبیاری کشاورزی با فاضلاب تصفیهنشده میشود. لازم به ذکر است که تصفیه آب خاکستری در حال حاضر در بسیاری از کشورهای جهان انجام میشود و در مناطق کمآب مانند استرالیا، چین، هند، الجزایر، خاورمیانه و کشورهای مدیترانهای به طور فزایندهای رایج میشود.
جمع بندی
بازیابی و استفاده مجدد از آب، عنصری کلیدی برای دستیابی به آیندهای امن از نظر آب است – آیندهای که به جای الگوی خطی و غیرقابل دوامِ «استخراج، تولید، مصرف و دفع»، از اصول اقتصاد چرخشی بهره میبرد. بخش آبِ بانک جهانی، چارچوبی را برای ارتقای درک مشترک از اصول اقتصاد چرخشی و تابآوری در بخش آب شهری و حمایت از کشورها در اجرای این اصول، تدوین کرده است.
یک سیستم آبِ چرخشی و تابآور، استفادهای پایدارتر و مسئولانهتر از منابع آب، انرژی و سایر منابع را ترویج میکند، آب و اکوسیستمهای طبیعی را حفظ و بازسازی میکند، فاضلاب و آلودگی را کاهش میدهد و خدمات آبِ تابآور و همهگیر را ارائه میدهد و در نهایت، با ارزشگذاری بر منابع آب و محیط زیست، معیشت مردم را بهبود میبخشد. پیشنهاد میکنیم برای شناخت بیشتر این منابع مهم، خلاصه گزارش تحلیلی UN Water را مطالعه کنید.
ساشا کو-اوشیما، نویسنده و معاون مدیر کل سازمان خواربار و کشاورزی ملل متحد (FAO) میگوید:
فشارهای فزاینده بر منابع آب، نیازمند دوران جدیدی از مدیریت آب است، دورانی که به موانع موجود بر سر راه مدیریت کارآمد آب بپردازد و اطمینان حاصل کند که آب در همه اشکال آن مورد پایش و محاسبه قرار گیرد؛ از جمله ارزش آن برای غذا، اکوسیستمها و سلامت، و نقش آن در حمایت از امنیت غذایی، نیازهای اساسی بشر و توسعه اقتصادی.
این مقاله چقدر برای شما مفید بود؟
از 1 تا 5 امتیاز بدهید.
میانگین امتیاز: / 5. تعداد رأیها:
اولین نفری باشید که رأی میدهد!
ما متأسفیم که این مقاله اصلاً برای شما مفید نبود!
لطفاّ به ما در بهبود آن کمک کنید.
به ما در اصلاح آن کمک میکنید؟
امیرحسین عبدالرضایی
به عنوان یک فارغالتحصیل کارشناسی ارشد مهندسی عمران- محیط زیست به دنبال آنم تا زمین را جای بهتری برای زندگی کنم؛ چه برای خودم و چه برای دیگران.
دیدگاهتان را بنویسید